DD201137A1 - Verfahren zur herstellung von belitreichem zement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von belitreichem Zement mit Zusatz von sulfatischen Gesteinsstoffen. Ziel der Erfindung ist es, einen belitreichen Zement herzustellen, dessen Festigkeits-Zeit-Funktion einem Portlandzement aehnlich ist, die Kuehlungsaufwendungen reduziert werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine effektive Kuehlung des Belit-Klinkers zu erreichen und die Mahlbarkeit zu verbessern. Erfindungsgemaess wird dieses dadurch erreicht, dass bei einem mittleren Kuehlgradient des Klinkers zwischen Brenntemperatur und 800 grd C <250 K/min, in der Kuehlzone des Klinkers sulfathaltige Gesteinsstoffe mit einem Korndurchmesser <10 mm und in einer Menge bis zu 20% zugefuehrt werden. Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Abkuehlgradient gesenkt werden kann, ohne dass dabei Festigkeitseinbussen auftreten und die Mahlbarkeit verbessert wird.

Description

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Verfahren zur Herstellung von beIitreiehern Zement

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung belitreicher Zemente mit Gipsgestein· Es ist anwendbar zur Herstellung von Belitzement und anderen beIitreichen Binde· mitteln«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung belitreicher Zemente, deren Hauptmineral das Dicalciumsilikat (C₂S) ist, ist bekannt· So berichtet KÜHL (H. Kühlt Zement-Chemie, Bd* II, Verlag TECHNIK Berlin, 1958, 3· überarbeitete Auflage S. 659 und S. 663) über die Entwicklung eines Zementes mit geringer Abbindewärme (low heat cement) aus den 30-er Jahren in Schweden und den USA· Nachteilig bei diesem Zement ist die mit dem Dicalciumsilikat verbundene langsame Hydratation und Festigkeiteentwicklung, die erst im späteren Erhärtungsalter zu höheren Festigkeiten führt· Eine schnellere Festigkeitsentwicklung zeigen die Portlandzemente· Allerdings ist damit eine schnellere Freisetzung der Hydratationswärme verbunden· Weiterhin wird der universelle Einsatz der aus Portlandzementklinker hergestellten

-7.AÜG.1981*Ö5219

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Zemente gegenüber den erwähnten belitreionen Zementen nur durch einen größeren spezifischen Wärmeaufwand für den Portlandzementklinker erreicht· Von der Portlandzement-Herstellung ist weiterhin bekannt, den Portlandzementklinker mit Gips- und / oder Anhydritgestein zu vermählen· Die Menge des zum Klinker zugegebenen Gips- und / oder Anhydritgesteins ist dabei durch die in der TGL 28 101/01 festgelegten Grenzgehalte für das gesamte Schwefeltrioxid im Zement limitiert· Je nach Zementart liegen diese Grenzen zwischen 3,5 % und 4,5 %· Darüber hinaus ist die Vermahlung von Portlandzementklinker mit Anhydritgestein und Zumahlstoffen wie Angitporphyrit, Schlacken und Braunkohlenfilteraschen üblich· ferner ist aus der DE-OS 26 32 691 bekannt, einen Zement aus zwei Klinker herzustellen, wobei ein Klinker Portlandzementklinker ist und der andere unter Nutzung der Abkühlwärme des Portlandzementklinkers gebrannt wird· Dieser mit der Abkühlwärme des Portlandzementklinkers gebrannte Klinker ist ein poröser Mergelklinker, in dem kalkarme hydratisierfähige Mineralphasen enthalten sind, u. a. auch beträchtliche Mengen an Bellt.

Ziel dieser Erfindung ist es in erster Linie die zweite Komponente soweit zu erhitzen, daß ein Umwandlungsprozeß erfolgt, um diese Komponente ebenfalls hydrationsfähig zu machen·

Aus jüngerer Zeit ist weiterhin bekannt, die Frühfestigkeit wärmewirtschaftlich günstigerer, belitreicher Zemente ohne anteiligen Portlandzementklinker zu steigern· Xn dem WP 139 938 wird ein Brennregime zwischen 1300 ⁰C bis 1450 ⁰G von Zementrohmehlen mit einem Kalkstandard um 75 mit anschließender Intensivmahlung des Klinkers eingegrenzt, um sogenannten aktiven Bellt zu erhalten·.Nachteilig hierbei sind Aufwendungen für die Intensivmahlung« In dem WP 138 197 wird das Brennen eines Belit-Rohmehles mit einem Kalkstandard zwischen 75 bis 85 bei Brenntemperaturen im Bereich zwischen 1350 ⁰C und 1450 ⁰C und anschließendem Abschrecken des Belitklinkers mit Abkühlgradienten größer als 500 K/min beschrieben· In diesem Patent wird insbeson-

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dere der hohe Abkühlgradient für den Temperaturbereich der Kühlung zwischen 800 ⁰C bis 1300 ⁰C hervorgehoben. Als Kühlmedium werden Luft und / oder Wasser genannt· Der entstehende Wasserdampf verkürzt dabei vorteilhaft den Brennprozeß· Verbesserungsfähig an diesem Verfahren bleiben die Senkung des Abkühlgradienten und damit verbunden die Reduzierung des Luft- und / oder Wasserbedarfs·

Im WP 142 704 wird die Brenntemperatur auf vorzugsweise 1300 ⁰C begrenzt und die Klinkerkorngröße zu 90 % kleiner als 7 mm genannt, um den Abschreckeffekt der Klinkerkörner mit Luft zu garantieren· Die Verkleinerung der Klinkerkb'rner kann dabei in bekannter Weise durch die Erhöhung des Silikatmoduls unterstützt werden·

Eb wurde bereits vorgeschlagen, daß das Uberkorn des Klinkers mit vorzugsweise größer 7 mm vom Klinkeretrom getrennt, gekühlt und ganz oder teilweise mit anderen Klinker vermählen wird· Nachteilig sind auch hier die Aufwendungen für den hohen Kühlgradient sowie für die Aussonderung des Uberkorns·

Dazu wird außerdem auf Kosten eines steigenden Silikatmoduls die Abschreckung mit Abkühlgradienten kleiner als 500 K/min vorgenommen, wobei i«d«R· jedoch die Mahlkosten für die Rohmehlherstellung ansteigen, wenn Sand oder quarzhaltige Tone als Kieselsäureträger einzusetzen sind· In einer Patentanmeldung wird ein Fallschachtkühler beschrie· ben, mit dem Abkühlgradienten von > 500 K/min realisiert werden· Die baulichen Aufwendungen als auch die Betriebskosten für die Schnellkühlung bleiben verbesserungsfähig und sind zu reduzieren·

Vorgeschlagen wurde außerdem die Frühfestigkeit von schnell gekühltem aktivem Belitzementklinker durch einen Anteil nicht sulfatisch gebundener Alkalien im Klinker von 0,2 bis 3 % zu erhöhen· Das Rohmehl ist dabei unter Berücksichtigung des Alkalieintrages durch den Brennstoff im Bereich der genannten Grenzen einzustellen·

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es einen belitreichen Zement herzustellen, dessen Festigkeits-Zeit-Funktion Zementen vom Fortlandzementtyp ähnlich ist und dabei gleichzeitig die Kühlungsaufwendungen reduziert werden·

Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, eine effektive Kühlung für den Belit-Klinker zu erreichen und gleichzeitig die Mahlbarkeit des Klinkers zu verbessern· Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das dadurch erreicht, daß dem Zementklinker im Bereich der Kühlung sulfathaltige Gesteine zugegeben werden· Das Gestein wird zerkleinert und mit einer Körnung kleiner 10 mm vorzugsweise in den Übergangsbereich zwischen Ofen und Kühler eingetragen und mit dem Klinker gemischt» Die Wärme wird durch den direkten Wärmeübergang zwischen den Feststoffen und durch die wärmetransportierende Kühlluft an das Gesteinskorn übertragen· Das Gesteinskorn nimmt die Wärme auf· Sie führt zur vollständigen Entwässerung des Gipsgesteins· Die entstehende Wasserdampfatmosphäre wirkt dabei günstig auf den Brennprozeß· Die Menge des eingetragenen Gips- und / oder Anhydritgesteins ist mit 20 % bezogen auf wasserfreies, sulfathaltiges Gestein und den Klinkermassenstrom begrenzt, wobei die Sulfatgesteinemenge vorzugsweise 6 % bis 12 % beträgt. Der im Kühler gemischte Massenstrom aus Klinker und Sulfatgestein gelangt über Transporteinrichtungen und erforderlichenfalls Zwischenlager zur Zementmühle und wird in ihr i.doRe ohne weiteren Sulfatsteinzusatz vermählen· In der verfahrensmäßigen Ausgestaltung ist es auch möglich ein Stoffgemisch aus sulfat-, karbonat- und / oder silikatischen Gesteinskörnungen einzusetzen· Der Gehalt an Schwefeltrioxid im Stoffgemisch beträgt dabei mindestens 10 % bezogen auf das wasserfreie Stoffgemisch·

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Daa erfindungsgemäße Verfahren soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden« In einer Laboranlage wurde bei 1350 ⁰C ein belitreicher Zementklinker mit einem Kalkstandard von 81 gebrannt und mit einem mittleren Abkühlgradienten zwischen 1350 ⁰O und 800 ⁰O von 1000 K/min durch Luft gekühlt· In einem zweiten Versuch wurde der Klinker mit einem wesentlich niedrigerem Abkühlgradienten gekühlt· In einem dritten Versuch schließlich wurden bei gleichem Abkühlgradienten wie im zweiten Versuch dem Klinker eine vorbestimmte Menge Gipsgestein zugesetzt· Die Mahlzeiten für die gleiche Zementoberfläche verhalten sich von den genannten Versuchsbränden wie 1x1:0,9· Pur die 3-Tage~Druckfestigkeit wurde ein Verhältnis der Festigkeiten von 1 s 0,85 t 1,19 ermittelt und für die 28-Tage-Druckfestigkeit von 1 ι 0,9 s 1,02·

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind aus dem im Beispiel angeführten Verhältniszahlen ersichtlich. Die anteilige Zugabe von Gips- und / oder Anhydritgestein reduziert die Zementkosten, da der vermahlene Klinkeranteil in Zement geringer wird· Die Mahlbarkeit wird verbessert, wodurch die Aufwendungen für die Zementmahlung vermindert werden» Der Zusatz des sulfathaltigen Gestein erlaubt es weiterhin den Abkühlgradienten zu senken, ohne daß dabei Festigkeitseinbußen eintreten· Die Frühfestigkeit läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen vorteilhaft erhöhen·

Claims (2)

-β- 232459 2 Erfindlingeanspruch

1· Verfahren zur Herstellung von belitreichem Zement mit Zusatz von sulfatlachen Gesteinestoffen, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem mittlerem Kühlgradienten des Klinkers zwischen Brenntemperatur und 800 ⁰C <25O /min, in der Kühlzone des Klinkers, vorzugsweise im Übergangsbereich zwischen Sinterzone und Kühlzone, sulfathaltige Gesteinsstoffe mit einem Korndurchmesser vorzugsweise < 10 mm und in einer Menge bis zu 20 %, vorzugsweise 5-15 %₉ bezogen auf den Klinkermassenstrpm eingetragen und mit dem Klinker vermischt werden·

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet d a d*u r c h daß ein Stoffgemisch aus sulfathaltlgen, karbonathaltigen und / oder silikatischen Gesteinsstoffen bis zu 30 % bezogen auf den Klinkermassenstrom eingetragen wird und der Gehalt an Schwefeltrioxid im Stoffgemisch mindestens 10 % beträgt·